一、基础知识

1.1 URDF

URDF是ROS中机器人模型的描述格式，包括机器人的外观、物理属性、关节类型等方面。

<robot>：最顶层标签
<link>：描述刚提的外观形状、碰撞几何、颜色、惯性矩阵等
<joint>：描述两个link之间的关系，有6种类型，最常用的是revolute类型，有关节位置限制的旋转关节

xacro模型可以将部分URDF打包成一个"类"，在其他模型中调用。

功能包中一般包括以下四个部分

cfg：配置文件
launch：加载urdf模型，并在rviz中展示
meshes：urdf用到的外观模型
urdf：urdf模型定义

1.2 Gazebo

1.3 Moveit控制

（1）Moveit!大致功能

运动学计算
运动规划
碰撞检测

最重要的节点是move_group，输入可以是RVIZ中的数据或点云和深度图。路径规划一般使用的OMPL库，碰撞检测使用FCL库。最后发送个机械臂让机械臂执行轨迹。

1.4 机械臂运动规划

1.5 基于深度学习的视觉避障

二、实验环境搭建

1.1 安装ROS

参考Ubuntu20.04安装ROS Noetic文章

![[01-Ubuntu20.04安装ROS Noetic#二、安装ROS]]

1.2 安装Moveit!

1	sudo apt install ros-noetic-moveit

1.3 安装UR机器人及驱动

复制代码后，修改下面的内容，使其能在noetic版本的ros上运行。

1	gedit ~/catkin_ws/src/universal_robot/ur_msgs/srv/SetPayload.srv

float32 payload
geometry_msgs/Vector3 center_of_gravity
-----------------------
bool success

1	gedit ~/catkin_ws/src/universal_robot/ur_msgs/CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
project(ur_msgs)

## Find catkin macros and libraries
## if COMPONENTS list like find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS xyz)
## is used, also find other catkin packages
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS message_generation std_msgs geometry_msgs)


## Generate messages in the 'msg' folder
add_message_files(
   FILES
   Analog.msg
   Digital.msg
   IOStates.msg
   RobotStateRTMsg.msg
   MasterboardDataMsg.msg
   RobotModeDataMsg.msg
   ToolDataMsg.msg
)

## Generate services in the 'srv' folder
add_service_files(
   FILES
   SetPayload.srv
   SetSpeedSliderFraction.srv
   SetIO.srv
)


## Generate added messages and services with any dependencies listed here
generate_messages(
   DEPENDENCIES
   std_msgs
   geometry_msgs
)

###################################
## catkin specific configuration ##
###################################
catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES ur_msgs
   CATKIN_DEPENDS message_runtime std_msgs geometry_msgs
#  DEPENDS system_lib
)

###########
## Build ##
###########

#############
## Install ##
#############

#############
## Testing ##
#############

1	gedit ~/catkin_ws/src/universal_robot/ur_msgs/package.xml

<?xml version="1.0"?>
<package format="2">
  <name>ur_msgs</name>
  <version>1.2.5</version>
  <description>The ur_msgs package</description>
  
  <author>Andrew Glusiec</author>
  <author>Felix Messmer</author>
  <maintainer email="g.a.vanderhoorn@tudelft.nl">G.A. vd. Hoorn</maintainer>
  <maintainer email="miguel.prada@tecnalia.com">Miguel Prada Sarasola</maintainer>
  <maintainer email="nhg@ipa.fhg.de">Nadia Hammoudeh Garcia</maintainer>
  
  <license>BSD</license>
  
  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>message_generation</build_depend>
  <depend>std_msgs</depend>
  <depend>geometry_msgs</depend>
  <exec_depend>message_runtime</exec_depend>

  <export>
  </export>
</package>

完成之后，就可以编译了。source之后使用roslaunch ur5_moveit_config demo.launch

1.4 简单测试

（1）Rviz打开UR5模型

机械臂夹爪模型路径为universal_robot/urdf/ur5_gripper_joint_limited_robot.urdf.xacro。

可以通过universal_robot/ur_description/launch/view_ur5_with_gripper.launch启动，从Rviz中查看模型情况，并使用joint_state_publisher_gui对机械臂模型拖动控制。

# 无夹爪
roslaunch ur_description view_ur5.launch
# 有夹爪
roslaunch ur_description view_ur5_with_gripper.launch

（2）Rviz中Moveit测试

使用下面的程序可以在 Rviz 中进行 Moveit 轨迹规划测试。

# 无夹爪
roslaunch ur5_moveit_config demo.launch
# 有夹爪
roslaunch ur5_gripper_moveit_config demo.launch

（3）Gazebo中Moveit测试

# 无夹爪
roslaunch ur_gazebo ur5.launch
roslaunch ur5_moveit_config ur5_moveit_planning_execution.launch sim:=true
roslaunch ur5_moveit_config moveit_rviz.launch config:=true

ur5.launch：用于启动 gazebo 仿真环境。具体包括以下几个部分，启动空环境、定义 robot_description 参数服务器、发送到gazebo中生成机器人、启动并加载控制器。

ur5_moveit_planning_execution.launch：用于启动 MoveIt 相关组件。具体包括以下几个部分：设置 sim参数，根据 sim 参数重映射 follow_joint_trajectory 话题，启动MoveIt。

moveit_rviz.launch：用于启动 Rviz 相关组件。具体包括以下几个部分：加载配置参数，启动Rviz。

# 有夹爪
roslaunch ur_gazebo ur5_with_gripper.launch
roslaunch ur5_single_arm_moveit_config ur5_moveit_planning_execution.launch
roslaunch ur5_gripper_moveit_config moveit_rviz.launch config:=true